DE102008003820B4

DE102008003820B4 - Frontendschaltung

Info

Publication number: DE102008003820B4
Application number: DE102008003820A
Authority: DE
Inventors: Pasi Tikka
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: DE102008003820A1; CN101971511A; US20100302976A1; WO2009086821A1; CN101971511B

Abstract

Frontendschaltung für ein Mobilfunkgerät,
– die ausgelegt ist für den Betrieb in einem ersten TDD Mobilfunksystem und in einem ersten FDD Mobilfunksystem, die beide den gleichen Bandbereich nutzen,
– mit einem ersten FDD Sendepfad für das erste FDD Mobilfunksystem, in dem ein Sendeverstärker (PA_F) und das Sendeteilfilter (TF_T) eines Duplexers (DU) angeordnet sind,
– mit einem ersten TDD Sendepfad für das erste TDD Mobilfunksystem, in dem ein Sendeverstärker (PA_T) angeordnet ist,
– mit einem Antennenanschluss (AN), der wahlweise mit dem Duplexer (DU) oder dem ersten TDD Sendepfad verbunden werden kann,
– mit zumindest einem Sendefilter (TXF),
– mit Schaltmitteln (SM), über die das zumindest eine Sendefilter (TXF) wahlweise
a) dem ersten FDD Sendepfad oder
b) dem ersten TDD Sendepfad zugeschaltet werden kann,
– so dass im Fall a) der erste FDD Sendepfad das Sendefilter (TXF), einen Sendeverstärker und das Sendeteilfilter...

Description

Die Erfindung betrifft eine Frontendschaltung für eine Mobilfunkeinrichtung mit Multimode Betriebsweise.
Heutige Mobiltelefone müssen in unterschiedlichen Mobilfunkstandards arbeiten und vorzugsweise in jedem Mobilfunkstandard auch mehrere unterschiedliche Frequenzbänder bedienen können. Um die dadurch notwendige Vielzahl an unterschiedlichen Komponenten zu reduzieren und so sowohl Größe als auch Gewicht und Kosten der Mobiltelefone zu reduzieren ist man bestrebt, Komponenten soweit möglich mehrfach zu nutzen und je nach Bedarf abwechselnd in unterschiedlichen Mobilfunksystemen zu betreiben.
Unter einem Mobilfunkstandard wird dabei die Art der Signalverarbeitung und Übermittlung verstanden und insbesondere, wie zwischen Sende- und Empfangssignalen unterschieden wird. Es sind zum Beispiel TDD (time division duplexing) und FDD (frequency division duplexing) Systeme bekannt. TDD Systeme senden und empfangen zeitlich versetzt in so genannten Zeitschlitzen, wobei Senden und Empfangen oft auch in unterschiedlichen Frequenzbändern stattfindet, zwischen denen mit Schaltern umgeschaltet wird. Bein FDD Systemen erfolgt die Trennung zwischen Sende- und Empfangssignalen ausschließlich über die unterschiedlichen dazu verwendeten Frequenzbänder in einem Duplexer, der als passiv arbeitende Frequenzweiche ausgebildet ist.
Ein bekanntes TDD System ist das in Europa häufig verwendete GSM System, während in USA und Japan WCDMA Systeme verbreitet sind, die FDD Systeme darstellen.
Eine bekannte Standard Frontendschaltung ist beispielsweise in 1 dargestellt. Mit dieser Schaltung können fünf Mobilfunksysteme in zwei verschiedenen Standards betrieben werden. Ein erstes und ein zweites FDD System (WCDMA) arbeiten in unterschiedlichen Frequenzbereichen, zum Beispiel bei 850 oder 900 MHz und bei 1800 oder 1900 MHz. Ein Frequenzbereich umfasst je ca. eine Oktave. Innerhalb einer Oktave verdoppelt sich die Frequenz. Die beiden FDD System weisen jeweils einen Duplexer auf, der an seinem einen Ende mit einem Antennenanschluss und an seinem anderen Ende mit je einem Sende- und einem Empfangspfad verbunden ist. Im Sendepfad ist ein weiteres Sendefilter und ein Sendeverstärker angeordnet, während der Empfangspfad ohne weitere Filterung direkt in die als RFIC ausgebildete Receiverschaltung mündet. Alle Sende- und Empfangspfade für die drei TDD Systeme werden über einen Antennenschalter wahlweise mit dem Antennenanschluss verbunden. Jeder TDD Sendepfad weist einen Sendeverstärker und ein Sendefilter auf. In den Empfangspfaden ist jeweils nur ein Empfangsfilter angeordnet.
Zwei nahe beieinander und daher innerhalb des gleichen Frequenzbereichs (z. B. 1 GHz Bereich) liegende Bandbereiche der TDD Systeme nützen einen gemeinsamen Sendeverstärker, an den die beiden Sendefilter über einen Schalter wahlweise angeschlossen werden. Der Sendepfad eines im höheren Frequenzbereich (z. B. 2 GHz Bereich) liegenden TDD Systems weist hier nur einen Balun auf, der eine für diesen Sendepfad ausreichende rudimentäre Filterfunktion aufweist. Es wird also nur eine Chipkomponente von unterschiedlichen Mobilfunksystemen genutzt.
Aus der EP 1887706 A1 und der US 2007/0161357 A1 sind Frontendschaltungen mit mehreren GSM und WCDMA Sendepfaden bekannt, bei denen alle Sendepfade durch das Sendeteilfilter eines Duplexers geführt werden und gegebenenfalls zusätzlich mit pro Sendepfad unterschiedlichen Sendefiltern verschaltet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Frontendschaltung für den Multiband/Multimodebetrieb anzugeben, die eine weiter reduzierte Anzahl von Komponenten aufweist, ohne dadurch in der Funktion beeinträchtigt zu sein.
Diese Aufgabe wird mit einer Frontendschaltung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den verbleibenden abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Es wird eine Frontendschaltung für zumindest ein FDD und zumindest ein TDD System angegeben, die einen gemeinsamen Bandbereich nutzen, wobei ein Sendefilter wahlweise dem Sendepfad des TDD oder des FDD Systems zugeschaltet werden kann. Gegenüber der bekannten Schaltung aus 1 wird also ein Sendefilter eingespart. Das Sendefilter dient zum Ausfiltern von unerwünschten Frequenzanteilen, z. B. der bei höheren Frequenzen auftretenden Harmonischen oder dem Rauschen des Sendeverstärkers. Diese Funktion kann das gemeinsame Sendefilter für beide Mobilfunksysteme, die unterschiedlichen Standards angehören, ohne Probleme und ohne zusätzliche Verluste erfüllen, ohne dass gegenüber einer bekannten Frontendschaltung zusätzliche Anpassungen in Form eines passiven Anpassnetzwerks erforderlich wären.
Die Frontendschaltung spart somit ein Sendefilter und damit Kosten und Aufwand ein und ermöglicht eine weitere Reduzierung der erforderlichen Substrat- oder Modulgröße. Eine Frontendschaltung die ausgelegt ist für den Betrieb in einem ersten TDD Mobilfunksystem und in einem ersten FDD Mobilfunksystem, die beide den gleichen Bandbereich nutzen, umfasst daher einen ersten FDD Sendepfad für das erste FDD Mobilfunksystem, in dem ein Sendeverstärker und das Sendeteilfilter eines Duplexers angeordnet sind. In einem ersten TDD Sendepfad für das erste TDD Mobilfunksystem ist ein Sendeverstärker angeordnet Ein Antennenanschluss kann wahlweise mit dem Duplexer oder dem ersten TDD Sendepfad verbunden werden. Ein (gemeinsames) Sendefilter kann mit Schaltmittel wahlweise dem ersten FDD Sendepfad oder dem ersten TDD Sendepfad zugeschaltet werden.
Die Anzahl der erforderlichen Sendeverstärker kann in der Frontendschaltung variieren. Üblicherweise aber nicht notwendigerweise sind für unterschiedliche Mobilfunkstandards zugehörige Mobilfunksysteme pro Bandbereich oder pro Frequenzbereich ein eigener Sendeverstärker zugeordnet.
In einer Ausführung ist daher je ein Sendeverstärker für das FDD- und das TDD Mobilfunksystem vorgesehen. Die Schaltmittel verbinden dann das Sendefilter wahlweise mit dem Sendeverstärker des FDD Sendepfads oder mit dem Sendeverstärker des TDD Sendepfads.
In einer weiteren Ausführung ist ein gemeinsamer Sendeverstärker für den FDD Sendepfad und den TDD Sendepfad vorgesehen. Die Schaltmittel verbinden dann den gemeinsamen Sendeverstärker wahlweise mit dem Sendeteilfilter des Duplexers oder mit dem Antennenanschluss. Während der Sendepfad des TDD Systems keine weitere Filterung des Sendesignals nach dem Sendeverstärker erfordert, muss das Sendesignal im FDD System noch das Sendeteilfilter des Duplexers durchlaufen.
Die vorgeschlagene Frontendschaltung kann um Komponenten für weitere Mobilfunksysteme erweitert werden. So kann ein zweites Sendefilter für ein zweites TDD Mobilfunksystem vorgesehen sein, das in einem dem ersten Bandbereich benachbarten zweiten Bandbereich arbeitet. Die Schaltmittel verbinden wahlweise das erste oder das zweite Sendefilter wahlweise mit dem ersten FDD Sendepfad oder dem ersten TDD Sendepfad.
In dieser Ausführung werden also für benachbarte Bandbereiche unterschiedliche Sendefilter eingesetzt. Je nachdem mit welchem Bandbereich das FDD System übereinstimmt, kann wahlweise eines der beiden Sendefilter für den Sendepfad des ersten FDD Systems genutzt werden. Die Wahlmöglichkeit zwischen beiden Sendefiltern ermöglicht es, die Frontendschaltung so auszulegen, dass sie alternativ mit Duplexern bestückt werden kann, die im ersten oder zweiten Bandbereich arbeiten, ohne dass dazu die Schaltungsumgebung angepasst werden muss.
Im Gegensatz zur gemeinsamen Nutzung von Sendepfaden oder von teilen der Sendepfade kann pro TDD Mobilfunksystem ein eigener TDD Empfangspfad vorgesehen sein. Die Signalverarbeitung und -Erzeugung erfolgt in einem Sende/Empfangs-IC – Transceiver – der mit allen Sende- und Empfangspfaden verbunden ist. Dabei ist es möglich, dass jedem Pfad ein eigener Ein- oder Ausgang am Transceiver zugewiesen ist. Möglich ist es jedoch auch, dass pro Frequenzbereich nur ein Sendeausgang vorgesehen ist. mündet dieser in verschiedene Sendepfade, so kann ein Schalter zum Umschalten in die unterschiedlichen Sendepfade vorgesehen sein. Möglich ist es jedoch auch, die Sendepfade parallel mit dem entsprechenden gemeinsamen Ausgang am Transceiver zu verbinden.
Auch die Empfangspfade unterschiedlicher Mobilfunksysteme unterschiedlicher Standards können parallel mit einem gemeinsamen Empfangseingang verbunden werden, können aber auch getrennt voneinander unterschiedlichen Eingängen am Transceiver zugeordnet werden.
Der Transceiver kann symmetrische und/oder unsymmetrische Signale verarbeiten und entsprechend balanced oder unbalanced geschaltete Ausgänge aufweisen. Da die Antenne üblicherweise ein single-ended (unbalanced) Signal erfordert, ist im Fall eines symmetrischen Transceiveranschlusses im entsprechenden Pfad ein Balun vorzusehen. Moderne Filter auf der Basis von SAW oder BAW Filter weisen bereits von haus aus eine Balun-Funktionalität auf, so dass auch bei symmetrischer Arbeitsweise des Transceivers meist keine zusätzlichen Baluns erforderlich sind.
Das zumindest eine Sendefilter kann einen symmetrischen Eingang und einen unbalanced Ausgang aufweisen. Entsprechend können die Empfangsfilter einen unbalanced Eingang und einen symmetrischen Ausgang aufweisen.
In der Frontendschaltung können auch mehrere FDD Mobilfunksysteme vorgesehen sein. So kann in der Frontendschaltung ein zweiter Duplexer für ein zweites FDD Mobilfunksystem in einem zweiten Bandbereich arbeiten, der zum Beispiel dem zweiten Bandbereich des zweiten TDD Systems entspricht. Das Sendeteilfilter des zweiten Duplexers ist in einem zweiten FDD Sendepfad angeordnet. Die Schaltmittel der Frontendschaltung können dann das erste oder zweite Sendefilter wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten FDD Sendepfad oder mit dem TDD Sendepfad verbinden.
Gemäß einer weiteren Ausführung kann ein drittes TDD Mobilfunksystem und ein drittes FDD Mobilfunksystem vorgesehen sein, die beide den gleichen Bandbereich nutzen, der aber vom ersten Bandbereich um eine Oktave verschieden ist und somit einem anderen Frequenzbereich angehört. Während der erste Frequenzbereich z. B. Frequenzen von 600–1000 MHz umfasst, kann der zweite Frequenzbereich z. B. Frequenzen von 1,5–2 GHz umfassen. Auch für die Sendepfade dieser beiden dritten Mobilfunksysteme kann ein gemeinsames drittes Sendefilter vorgesehen sein, das über Schaltmittel wahlweise mit dem dritten TDD Sendepfad oder dem dritten FDD Sendepfad verbunden werden kann.
Teile der Frontendschaltung können als Modul bzw. Submodul realisiert sein. Ein Modul zeichnet sich durch ein gemeinsames Modul-Substrat, eine darin oder darauf angeordnete Verschaltung sowie gegebenenfalls passive Anpassungs- und Schaltungskomponenten aus, die unter einer gemeinsamen Verkapselung oder Abdeckung geschützt sein können. Die Aufteilung in Submodul erfolgt nach funktionellen Gesichtspunkten und Kompatibilität der Komponenten. Es können z. B. Antennenschalter und Sendeverstärker der TDD Mobilfunksysteme auf einem gemeinsamen Power-Switch Modul angeordnet sein. Ein Modul, das zusätzlich noch Filter umfasst, kann auch als Frontendmodul bezeichnet werden.
Gemäß einer Ausführung sind erstes und zweites Sendefilter als 2 in 1 Filter ausgebildet. Dies sind zwei auf einem Substrat insbesondere in gleicher Filtertechnik ausgebildete und z. B. parallel mit einem gemeinsamen Eingang verschaltete Filter. Damit wird weitere Modul- oder Platinenfläche eingespart.
Die Filter sind einer Filtertechnik realisiert, die den Anforderungen des jeweiligen Mobilfunkstandards genügt. Höchste Anforderungen und damit auch die hochwertigsten Filter sind für die Duplexer der FDD Systeme (z. B. WCDMA) erforderlich. Diese sind dann vorzugsweise als SAW oder FBAR Filter ausgebildet. Möglich ist es auch, Sende- und Empfangsteilfilter in unterschiedlichen Techniken zu realisieren, so dass ein Duplexer nebeneinander ein SAW und ein FBAR Filter aufweisen kann.
Die Sendefilter können in einfacherer Ausführung realisiert sein, da an die Bandpasseigenschaften von Sendefiltern üblicherweise keine so großen Anforderungen gestellt werden. Sie können daher als LC Filter oder natürlich ebenfalls als SAW oder FBAR Filter realisiert sein.
Die Frontendschaltung ist in einer Ausführung auf einem keramischen Mehrschichtsubstrat ausgebildet, wobei die Verschaltung der Filter sowie Anpassschaltungen oder andere passive Schaltungskomponenten für die Filter zumindest teilweise oder auch vollständig im Mehrschichtsubstrat integriert angeordnet sind.
Die Schaltmittel der Frontendschaltung, d. h. die Schalter, die das gemeinsame Sendefilter unterschiedlichen Sendepfaden zuweisen sowie die Antennenschalter zum Verbinden des Antennenanschlusses mit den einzelnen Sende- und Empfangspfaden sind als CMOS Schalter, PIN Dioden oder als GaAs Schalter ausgebildet und als diskretes Bauelemente auf einem dem Substrat der Frontendschaltung angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen allein dem besseren Verständnis der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Es können den Figuren daher weder relative noch absolute Maßangaben entnommen werden.
Es zeigen
1 eine bekannte Frontendschaltung,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei Sendeverstärkern für ersten Frequenzbereich,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem gemeinsamen Sendeverstärker für die Sendepfades des ersten Frequenzbereichs,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem gemeinsamen Sendeverstärker und Komponenten für drei weitere Mobilfunksysteme,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem gemeinsamen Sendeverstärker für die Sendepfades des ersten Frequenzbereichs und Komponenten für dreiweitere Mobilfunksysteme.
1 zeigt die bereits eingangs beschriebene bekannte Frontendschaltung, bei der für den ersten Frequenzbereich (hier der Frequenzbereich bis ca. 1 GHz) zwei Mobilfunksysteme mit TDD Betriebsweise und je einem Sendefilter TXF₁, TXF₂ vorgesehen sind, die eingangsseitig parallel mit einen gemeinsamen Sendeausgang des Transceivers IC verbunden sind. Ausgangsseitig werden die Sendefilter wahlweise über einen Schalter S mit dem TDD Sendepfad verbunden.
Für ein erstes FDD Mobilfunksystem ist ein Duplexer DU, ein FDD Sendepfad mit einem FDD Sendefilter TXF_F1, einem FDD Sendeverstärker PA_F1, sowie ein FDD Empfangspfad vorgesehen. Für den zweiten Frequenzbereich sind die Komponenten eines analog aufgebauten zweiten FDD Mobilfunksystem mit dem zweiten Duplexer DU2 und eines zweiten TDD Mobilfunksystem vorgesehen. Jedem TDD Mobilfunksystem ist außerdem ein eigener Empfangspfad mit jeweils einem Empfangsfilter RXF₁ und RXF₂ vorgesehen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer demgegenüber verbesserten Frontendschaltung zeigt 2. Über einen Antennenschalter AS können wahlweise Sende- und Empfangspfad für ein erstes TDD Mobilfunksystem (z. B. GSM 850 oder GSM 900) sowie ein Duplexer DU für ein erstes FDD Mobilfunksystem (z. B. WCDMA 850 oder WCDMA 900) mit dem Antennenanschluss AN verbunden werden. Der Sendepfad des ersten TDD Mobilfunksystems enthält den ersten TDD Sendeverstärker PA_T. Im Sendepfad des ersten FDD Mobilfunksystems ist ein FDD Sendeverstärker PA_F angeordnet. Der Empfangspfad des ersten FDD Mobilfunksystems verbindet das Empfangsteilfilter TF1 des Duplexers DU direkt mit dem Transceiver IC. Der Empfangspfad des ersten TDD Mobilfunksystems enthält das TDD Empfangsfilter RXF1.
Mit dem Sendeausgang des Transceiver IC ist ein Sendefilter TXF1 verbunden, welches wiederum über ein als SPDT Schalter ausgebildetes Schaltmittel SM wahlweise mit dem Sendepfad des ersten TDD Mobilfunksystems oder mit dem Sendepfad des ersten FDD Mobilfunksystems verbunden werden kann.
Der Empfangspfad für das erste TDD System enthält ein Empfangsfilter RXF1. Der dazugehörige Eingangsverstärker (LNA) ist im Transceiver IC integriert.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem im gemeinsamen Sendepfad für erstes TDD und erstes FDD Mobilfunksystem zusätzlich noch ein gemeinsamer Sendeverstärker PA_M angeordnet ist, der die Sendesignale sowohl für das TDD als auch für das FDD Mobilfunksystem verstärken kann. Die Schaltmittel SM, hier wieder ein SPDT Schalter, verbindet den gemeinsamen Sendeverstärker wahlweise mit dem Sendeteilfilter TF_T des Duplexers DU (für den Betrieb im FDD System) oder mit dem Antennenanschluss AN (für den Betrieb im TDD Mobilfunksystem).
5 zeigt eine Frontendschaltung, die gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel um zwei weitere TDD Mobilfunksysteme und ein zweites FDD Mobilfunksystem erweitert ist. Erstes und zweites TDD Mobilfunksystem nutzen benachbarte Bandbereiche von z. B. GSM 850 und GSM 900 MHz, während der Bandbereich des dritten TDD Mobilfunksystems im Frequenzbereich bis 2 GHz arbeitet. Das erste FDD Mobilfunksystem mit dem ersten Duplexer DU1 ist dem gleichen Bandbereich wie erstes oder dem zweites TDD System zugeordnet.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Sendefilter TXF₁ und TXF₂ für erstes und zweites TDD System vorgesehen, die – jeweils symmetrisch angesteuert – beide elektrisch parallel geschaltet mit dem Sendeausgang des Transceivers IC verschaltet sind. Mit Hilfe von ersten und zweiten Schaltmitteln SM₁ und SM₂, die auch als ein entsprechend viele Kanäle schaltender einzelner Schalter realisiert sein können, wird nun der Ausgang von entweder erstem oder zweitem Sendefilter wahlweise mit dem Sendeverstärker PA_T1 des ersten TDD Systems oder mit dem Sendeverstärker PA_F des ersten Duplexers verbunden. Dies sind vier Schaltmöglichkeiten, von denen im Betrieb der Frontendschaltung jedoch nur zwei tatsächlich geschaltet werden, da der FDD Sendepfad nur mit dem Sendefilter mit dem entsprechenden Bandbereich verbunden wird. Die anderen beiden Schaltmöglichkeiten sind für die Möglichkeit vorgesehen, den ersten Duplexer DU1 mit dem ersten Bandbereich durch einen Duplexer zu ersetzen bzw. die Frontendschaltung mit einem Duplexer zu bestücken, der im zweiten Bandbereich arbeitet. Der erste TDD Sendeverstärker kann die Sendefrequenzen des ersten und zweiten Bandbereichs verstärken.
Der Sendepfad des dritten, im 2 GHz Frequenzbereich arbeitenden TDD Systems weist eine Balun BA und einen Sendeverstärker PA_T2 für den zweiten Frequenzbereich auf. Das zweite im zweiten Frequenzbereich arbeitende FDD System ist hier herkömmlich mit eigenem Sende- und Empfangspfad an den Transceiver IC und den Antennenanschluss AN angeschlossen. Ein Power-Switch-Modul PSM umfasst einen Antennenschalter zum wahlweisen Verbinden der verschiedenen Sende- und Empfangspfade mit dem gemeinsamen Antennenanschluss AN und die beiden Sendeverstärker PA_T1 und PA_T2.
4 zeigt eine vierte, gegenüber derjenigen des dritten Ausführungsbeispiels vereinfachte Frontendschaltung, bei der die Sendeverstärker für die beiden TDD Mobilfunksysteme und das erste FDD Mobilfunksystem, die alle im ersten Frequenzbereich arbeiten, durch einen im Mixed Mode arbeitenden gemeinsamen Sendeverstärker PA_M realisiert sind. Dieser wird über ein erstes Schaltmittel SM₁ wahlweise mit dem ersten oder zweiten Sendefilter TXF₁ oder TXF₂ verbunden. Ein zweites Schaltmittel SM₂ verbindet den Ausgang des gemeinsamen Sendeverstärker PA_M wahlweise mit dem Sendeteilfilter des ersten Duplexers DU1 (für den Betrieb im FDD System) oder mit dem Antennenanschluss AN (für den Betrieb im TDD System). Die Antennenseite der Frontendschaltung unterscheidet sich hier durch den Verzicht auf ein Power-Switch-Modul, so dass Antennenschalter und Verstärker als diskrete Komponenten vorgesehen sind.
Die übrigen Komponenten der Frontendschaltung entsprechen denjenigen des dritten Ausführungsbeispiels. Alle Empfangsverstärker LNA sind im Transceiver IC integriert. Der gemeinsame Sendepfad ist auch hier symmetrisch an den Transceiver IC angeschlossen, die Empfangspfade dagegen unbalanced. Es ist jedoch auch möglich, den gemeinsamen Sendepfad unbalanced und die Empfangspfade symmetrisch oder alle Pfade symmetrisch an den Transceiver IC anzuschließen. Dann ist entweder jeweils ein Balun BA wie im Sendepfad des dritten TDD Mobilfunksystem oder ein entsprechendes Send- oder Empfangsfilter mit integrierter Balunfunktionalität erforderlich, da der Antennenanschluss üblicherweise unbalanced angesteuert wird.
Möglich ist es auch, sowohl hier wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen sämtliche Komponenten auf einem Frontendmodul zu integrieren.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt und kann Kombinationen der dargestellten Einzelmerkmale umfassen. Möglich ist es auch, die Frontendschaltung um Komponenten für weitere Mobilfunksysteme zu erweitern. Auch im zweiten Frequenzbereich können wie im ersten Sendefilter für TDD und FDD Mobilfunksystem erfindungsgemäß gemeinsam benutzt werden.

IC: RFIC oder Transceiver
PSM: Power Switch Modul
PA_F: Sendeverstärker (FDD System)
PA_T: Sendeverstärker (TDD System)
PA_M: Sendeverstärker (Multimode: FDD und TDD System)
DU1, DU2: Duplexer
TXF₁, TXF₂: Erstes und zweites Sendefilter (für Tx)
TF_T: Sendeteilfilter (des Duplexer)
TF_R: Empfangsteilfilter (des Duplexer)
RXF: Empfangsfilter
BA: Balun
AN: Antennenanschluss
AS: Antennenschalter
S: Schalter
SM1, SM2: Schaltmittel, kann mehrere Schalter umfassen
Mobilfunkstandard: kann mehrere Bandbereiche aufweisen
Bandbereich: umfasst Tx-Band und Rx-Band
Mobilfunksystem: Kombination aus Mobilfunkstandard und Bandbereich
Frequenzbereich: Hier: Erster und zweiter Frequenzbereich, umfasst je ca. eine Oktave

Claims

Frontendschaltung für ein Mobilfunkgerät, – die ausgelegt ist für den Betrieb in einem ersten TDD Mobilfunksystem und in einem ersten FDD Mobilfunksystem, die beide den gleichen Bandbereich nutzen, – mit einem ersten FDD Sendepfad für das erste FDD Mobilfunksystem, in dem ein Sendeverstärker (PA_F) und das Sendeteilfilter (TF_T) eines Duplexers (DU) angeordnet sind, – mit einem ersten TDD Sendepfad für das erste TDD Mobilfunksystem, in dem ein Sendeverstärker (PA_T) angeordnet ist, – mit einem Antennenanschluss (AN), der wahlweise mit dem Duplexer (DU) oder dem ersten TDD Sendepfad verbunden werden kann, – mit zumindest einem Sendefilter (TXF), – mit Schaltmitteln (SM), über die das zumindest eine Sendefilter (TXF) wahlweise a) dem ersten FDD Sendepfad oder b) dem ersten TDD Sendepfad zugeschaltet werden kann, – so dass im Fall a) der erste FDD Sendepfad das Sendefilter (TXF), einen Sendeverstärker und das Sendeteilfilter (TF_T) des Duplexers (DU) umfasst und im Fall b) der erste TDD Sendepfad aus dem Sendefilter (TXF), den Sendeverstärker (PA_T) besteht und direkt mit dem Antennenanschluss (AN) verbunden ist.
Frontendschaltung nach Anspruch 1, – bei der je ein Sendeverstärker (PA_T, PA_F) für das TDD- und das FDD Mobilfunksystem vorgesehen ist, – bei der die Schaltmittel (SM) das Sendefilter (TXF) wahlweise dem Sendeverstärker (PA_F) des FDD Sendepfads oder dem Sendeverstärker (PA_T) des TDD Sendepfads zuschalten.
Frontendschaltung nach Anspruch 1, – bei der ein gemeinsamer Sendeverstärker (PA_M) für den FDD Sendepfad und den TDD Sendepfad vorgesehen ist, – bei der die Schaltmittel (SM) den gemeinsamen Sendeverstärker wahlweise mit dem Sendeteilfilter (TF_T) des Duplexers (DU) oder mit dem Antennenanschluss (AN) verbinden.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–3, – bei der ein zweites Sendefilter (TXF2) für ein zweites TDD Mobilfunksystem vorgesehen ist, das in einem dem ersten Bandbereich benachbarten zweiten Bandbereich arbeitet, – bei der die Schaltmittel (SM) wahlweise das erste oder das zweite Sendefilter (TXF1, TXF2) wahlweise mit dem ersten FDD Sendepfad oder dem ersten TDD Sendepfad verbinden.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–4, – bei der pro TDD Mobilfunksystem ein eigener TDD Empfangspfad vorgesehen ist, – bei der ein Sende/Empfangs-IC ausgebildeter Transceiver (IC) mit allen Sende- und Empfangspfaden verbunden ist.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–5, – bei der das zumindest eine Sendefilter (TXF1, TXF2) einen symmetrischen Eingang und einen unbalanced Ausgang aufweist.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 4–6, – bei der ein zweiter Duplexer (DU2) für ein zweites FDD Mobilfunksystem vorgesehen ist, das im zweiten Bandbereich arbeitet, – bei der das Sendeteilfilter (TF_T2) des zweiten Duplexers in einem zweiten FDD Sendepfad angeordnet ist, – bei der die Schaltmittel (SM) das erste oder zweite Sendefilter (TXF1, TXF2) wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten FDD Sendepfad oder mit dem TDD Sendepfad verbinden.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–7, – bei der ein drittes TDD Mobilfunksystem und ein drittes FDD Mobilfunksystem vorgesehen sind, die beide den gleichen Bandbereich nutzen, der aber vom ersten Bandbereich um eine Oktave verschieden ist und somit einem anderen Frequenzbereich angehört, – bei der auch für die Sendepfade der beiden dritten Mobilfunksysteme ein gemeinsames drittes Sendefilter vorgesehen ist, das über Schaltmittel wahlweise mit dem dritten TDD Sendepfad oder dem dritten FDD Sendepfad verbunden werden kann.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–8, bei der Antennenschalter (AS) und Sendeverstärker (PA_T) der TDD Mobilfunksysteme auf einem gemeinsamen Power-Switch-Modul (PSM) angeordnet sind.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–9, bei der erstes und zweites Sendefilter (TXF1, TXF2) als ein 2 in 1 Filter ausgebildet sind.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–10, bei der bei der die Duplexer (DU1, DU2) und die Empfangsfilter (RXF) als SAW oder FBAR Filter ausgebildet sind.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–11, bei der die Sendefilter (TXF) als SAW oder FBAR Filter ausgebildet sind.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–12, ausgebildet auf einem keramischen Mehrschichtsubstrat, bei der die Verschaltung der Filter und Schalteinrichtungen sowie Anpassschaltungen für die Filter im Mehrschichtsubstrat integriert angeordnet sind.
Frontendschaltung nach einem der Ansprüche 1–13, bei der bei die Schaltmittel (SM) als CMOS Schalter, PIN Dioden oder als GaAs Schalter ausgebildet und als zumindest ein diskretes Bauelement auf einem dem Substrat der Frontendschaltung angeordnet sind.